【Unity3D】世界坐标与屏幕坐标

Unity3D由于是在三维世界中编程，而最终的结果是需要反馈到肉眼所示的2D屏幕之上的。这就产生了一种比较需要考虑的问题，尤其在一些涉及屏幕与Unity3D的3D世界交互的情况。网络上对于这方面的文字，大部分罗列了许许多多文字与代码或者API，甚至连什么视口坐标也带上了。其实在于我个人看来，关键是世界坐标与屏幕坐标之间的互转。

在Unity3D中一打开就会有一个主照相机Main Camera，根据版本不同的初始坐标会在不同的位置。拿Unity3D 4.x的(0,-1,-10)做例子，他的视距，默认是0.3~1000。

主摄像机会对外无间断的发出投影面，将投影面所截取得到的东西，通通投影到屏幕。比如下图，这是一张极其简单的图，(0,-1,-10)的主摄像机将(0,0,0)的正方体投影出来的结果。

现在这个正方体的世界坐标是(0,0,0)，如果我们要获取屏幕坐标该怎么做呢？这注定需要用脚本来获取的，而且根据上面的示意图大家也可以知道，屏幕的大小的不同导致最后产生出来的屏幕坐标是不同的。因为Unity3D对屏幕坐标定义是这样的：

以下脚本展示了屏幕坐标和世界坐标的互转：

using UnityEngine;
using System.Collections;public class CoordinateChange : MonoBehaviour
{void Start(){Debug.Log("屏幕宽：" + Screen.width + "高：" + Screen.height);//获取屏幕的长和宽Vector2 screenPos = Camera.main.WorldToScreenPoint(new Vector3(0, 0, 0));//世界坐标(0,0,0)，一般可以用transform.position获取->屏幕坐标//屏幕坐标->世界坐标Debug.Log(screenPos.x + "," + screenPos.y);Vector3 worldPos1 = Camera.main.ScreenToWorldPoint(new Vector3(0, 0, Camera.main.nearClipPlane));Debug.Log(worldPos1.x + "," + worldPos1.y + "," + worldPos1.z);Vector3 worldPos2 = Camera.main.ScreenToWorldPoint(new Vector3(Screen.width, Screen.height, -Camera.main.transform.position.z));Debug.Log(worldPos2.x + "," + worldPos2.y + "," + worldPos2.z);}
}

运行结果如下：

上面脚本有几点需要说明的：

1、Camera.main.XX能够直接对主摄像机操作，无须像网上部分文章需要利用的GameObject.Find之类的找主摄像机。

2、世界坐标与屏幕坐标互转直接就是用WorldToScreenPoint/ScreenToWorldPoint两个方法，这方法凡是照相机对象就有。在部分设置多摄像机编程的程序，就是转换到调用的摄像机所对应的屏幕的世界。

3、WorldToScreenPoint世界坐标转屏幕坐标，很好理解，大家也看到(0,0,0)这个世界的三维坐标转到的(431.5,174.4537)这个屏幕的二维坐标Vector2 screenPos。这里屏幕宽：863高：422，处于(0,0,0)的长方体被投影到屏幕的中央偏下的位置，这和实际是吻合的。

当然实际操作中，其实这个屏幕坐标的多少对于我们来说是没意义的，但这个屏幕坐标所处的位置是在屏幕的百分之多少是很有意义的。所以，这一般还要配合Screen.width/height求屏幕的宽和高用。

4、对于ScreenToWorldPoint，屏幕坐标转世界坐标，可能有人会有疑问，屏幕坐标不是一个二维坐标，怎么这里试图对一个三维坐标转换？还在Z轴附带一些奇怪奇怪的位置。这里的Z轴，是投影面底部所处的Z轴位置距离摄像机Z轴的多少。上面的投影示意图，已经可以说明投影面是多个的，但只会投影到一个2D屏幕平面而已，世界中的物体/对象只能有一个，那么就形成一种一个世界坐标只会对应一个屏幕坐标，一个屏幕坐标可能对应多个世界坐标。所以我们要补上一个Z轴，告诉程序，我要的是哪个屏幕坐标。

这里展示了将(0,0)这个左下角的屏幕坐标，转到距离摄像机最近的投影面上面，要拿这个投影面，如脚本所示，可以直接用Camera.main.nearClipPlane来取。还展示了将(Screen.width, Screen.height)这个右上角的屏幕坐标，放到Z轴为0，也就是世界屏幕的这个位置，因为摄像机所处的Z=-10，要放到世界坐标z=0，所以这里的Z轴要填上-Camera.main.transform.position.z，刚好就是-10-0。结果如上图所示。

理论上，投影面距离摄像头越近，他的投影面越小。所以大家看到如果转到距离摄像机最近的投影面上面，边角的坐标是0.x级别的，放到z=0这个投影面上面，边角的坐标则去到个位数级别。

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